ANALISA STRUKTUR MIKRO PADA PROSES PENGELASAN BESI …

Corresponding Author : Suyatno, Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sains dan Teknologi

Jayapura Jln. Raya Sentani Padang Bulan Abepura Jayapura – Papua,

Email :[email protected]

ANALISA STRUKTUR MIKRO PADA PROSES PENGELASAN BESI

COR KELABU DENGAN VARIASI PENDINGINAN

Suyatno

1) Anwar

2)

1)Staf Pengajar Program Studi Teknik Mesin 2)

Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Teknologi Industri dan Kebumian Universitas Sains dan Teknologi Jayapura

Email : [email protected]

Abstrak

Tujuan penelitian untuk mengetahui struktur mikro akibat perlakuan panas dan pendinginan

pada besi cor kelabu.

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen, dengan besi cor

kelabu, besi cor diambil dari alat ragum yang di potong menggunakan gergaji, memotong

menyerupai plat dengan lebar 55 mm, panjang 75 mm, tebal 5mm dan berjumlah enam spesimen

tiap 1 spesimen menggunakan 2 plat yang akan disambung mengunakan pengelasan Shile Metal Arc

Welding (SMAW), mengunakan jenis elektroda cast iron 7018 berdiamter 2,6 mm dengan ampare

100A sampai denga 110A. Sebelum pengelasan dilakukan pemanasan kelima spesimen dengan

mengunakan elpiji kaleng sampai mencapai suhu 500°C, sambungan las dilakukan dengan

mengunakan kampuh V dengan kemiringan 45°, pengelasan dilakukan dengan dua cara pengelasan

normal atau langsug, dan cold weld dengan tujuan menjaga suhu agar tetap stabil di 500°C. proses

pendingina dilakukan dengan mengunakan pasir yang dipanaskan dan asbes. Satu spesimen

menggunakan udara bebas dilas tanpa pemanasan awal.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode pengelasan yang baik pada besi cor kelabu

menggunakan teknik cold weld, pengelasan yang dilas dengan setiap panjang 1cm dan dilanjukan

dengan arah berlawanan pada jalur lintasan lasnya. Untuk media pendinginan menggunakan tiga

media pendinginan, pasir yang dipanaskan, asbes dan udara bebas, dari hasil pendinginan pasir

yang dipanaskan memiliki pendinginan yang baik, struktur yang dihasilkan berupa serpihan grafit

yang halus berukuran medium lebih baik dibandingkan dengan grafit yang kasar.

Kata kunci : Elektroda, pasir, asbes, udara bebas pendinginan, pengelasan, besi cor, kuat arus

1. PENDAHULUAN

Pengembangan teknologi dibidang konstruksi yang semakin maju tidak dapat dipisahkan dari

pengelasan karena mempunyai peranan penting dalam rekayasa dan reparasi logam. Pengelasan

(welding) adalah salah satu penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk

dan logam pengisi dengan atau tampa tekanan dengan atau tanpa logam penambah dan menghasilkan

sambungan yang kontinyu. Proses pengelasan adalah lanjutan dari yang memanfaatkan fenomena

metalurgi, permasalahannya biasanya terjadi crack dibagian lanjutan, dalam kejadian fenomena

metalurgi pada pengelasan dibagian besi baja cor terjadi martensit dan fisura.

Proses preheating diperlukan dalam pengelasan besi cor. Hal ini dapat dilihat di daerah Haz

dengan proses preheating terlihat banyak grafit pada logam las, sedangkan non preheating grafit

cendrung mengumpul pada satu bagian. Dan didaerah logam las terlihat grafit lebih banyak pada

proses pengelasan dengan proses preheating, sehingga adanya grafit tersebut memperkuat

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

2

Jurnal Teknik Mesin Vol. 9 No.1 Juni 2020 (1-19) ISSN 2302-3465

sambungan pada besi cor yang dilas. Proses pendinginan dengan pasir terhadap besi cor yang sudah

dipanaskan lebih baik dari pada pendinginan dengan udara bebas.

Besi cor merupakan paduan baja dengan carbon. Pada diagram Fe-Fe3C, besi cor mengandung kadar

carbon yang lebih besar dari persentase kelarutan austenit jenuh pada temperatur eutectic. Dengan

demikian kadar carbon pada besi cor adalah 2 hingga 6.67 persen. Karena kadar carbon yang tinggi

menyebabkan besi cor tersebut sangat getas, maka besi cor komersial diproduksi dengan rentang

kadar carbon dari 2.5 hingga 4 persen.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui struktur mikro dan perubahan struktur mikro

akibat perlakuan panas dan pendinginan pada besi cor kelabu.

Menurut Deutche Industri Norman (DIN) pengelasan adalah ikatan metalurgi pada

sambungan logam atau logam paduan yang dilakukan dalam keadaan lumer atau cair. Jadi

pengelasan merupakan sambungan dari beberapa batang logam dengan memanfaatkan energi panas.

Las listrik juga biasa disebut las busur listrik, yaitu proses penyambungan logam dengan

menggunakan tenaga listrik sebagai sumber panas. Jadi sumber panas pada las listrik ditimbulkan

oleh busur api arus listrik, antara elektroda las dan benda kerja. Benda kerja merupakan bagian dari

rangkaian aliran arus listrik las. Elektroda mencair bersama-sama dengan benda kerja akibat dari

busur api arus listrik. Gerakan busur api diatur sedemikian rupa, sehingga benda kerja dan elektroda

yang mencair, setelah dingin dapat menjadi satu bagian yang sukar dipisahkan. Dari pengertian

tersebut dapat dijabarkan lebih lanjut bahwa pengertian las adalah sebuah sambungan setempat dari

beberapa batang logam dengan menggunakan energi panas. Pengelasan (welding) salah satu teknik

penyambungan logam dengan cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau

tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam penambah dan menghasilkan sambungan yang kontinyu.

Proses pengelasan melibatkan proses pemanasan dan pendinginan, pada umumnya struktur mikro

dan logam tergantung dari kecepatan pendinginannya dari temperature terbentuknya fasa awal

sampai ketemperature kamar. Karena perubahan struktur ini dengan sendirinya sifat sifat mekanis

yang dimilikinya juga berubah. Pada dasarnya daerah lasan terdiri dari tiga bagian yaitu logam lasan

(weld metal), daerah terkena pengaruh panas yang sering dissebut dengan Heat Affected Zone

(HAZ), dan logam induk yang tak terpengaruh panas. Daerah pengaruh panas atau HAZ adalah

logam dasar yang bersebelahan dengan logam las yang selama pengelasan mengalami siklus termal

pemanasan dan pendinginan cepat. Logam induk tak terpengaruh panas adalah bagian logam dasr

dimana panas dan temperature pengelasan tidak menyebabkan terjadinya perubaha-perubahan

teruktur dan sifat. Selain ketiga bagian itu masih ada bagian lain yaitu daerah yang membatasi antara

logam las dan daerah HAZ yang disebut dengan batas las.

Gambar 1. Sketsa Bahan dan Pengelasan

1. Logam Las (Weld Metal)

2. Fusion Line

3. Heat Affected Zone (HAZ)

4. Logam Induk (Parent Metal)

Proses pendinginan dilakukan secara bertahap yang dilakukan dengan tiga macam bahan

pendinginan yaitu asbes, pasir yang dipanaskan dan udara bebas dengan menggunakan enam

3


spesimen. Media dalam pendinginan bisa berbeda-beda, perbedaan kemampuan pendinginan

disebabkan oleh temperature, kekentalan, kadar laruratan dan bahan dasar media pendinginan.

Struktur mikro adalah gambaran dari kumpulan fasa-fasa yang dapat diamati melalui teknik

metalografi. Struktur mikro suatu logam dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop. Mikroskop

yang dapat digunakan yaitu mikoroskop optik dan mikroskop elektron. Sebelum dilihat dengan

mikroskop, permukaan logam harus dibersihkan terlebih dahulu, kemudian reaksikan dengan reagen

kimia untuk mempermudah pengamatan. Proses ini dinamakan etching.

Continuous Cooling Transformation (CCT) diagram merupakan diagram yang

menggambarkan hubungan antara laju pendinginan kontinyu dengan fasa atau struktur yang

terbentuk setelah terjadinya transformasi fasa.

Pada proses pengelasan, transformasi austenit menjadi ferit merupakan tahap yang paling

penting karena akan mempengaruhi struktur logam las, hal ini disebabkan karena sifat-sifat mekanis

material ditentukan pada tahap tersebut. Faktor-faktor yang mempengaruhi transformasi austenit

menjadi ferit adalah masukan panas, komposisi kimia las, kecepatan pendinginan dan bentuk

sambungan las. Struktur mikro dari baja pada umumnya tergantung dari kecepatan pendinginannya

dari suhu daerah austenit sampai suhu kamar. Karena perubahan struktur ini maka dengan sendirinya

sifat-sifat mekanik yang dimiliki baja juga akan berubah.

Gambar 2. Diagram CCT

Gambar 3. Diagram fasa

4


Diagram fasa adalah diagram yang menampilkan hubungan antara temperatur dimana terjadi

perubahan fasa selama proses pendinginan dan pemanasan yang lambat dengan kadar karbon.

Diagram ini merupakan dasar pemahaman untuk semua operasi perlakuan panas. Diagram fasa

memudahkan memilih temperatur pemanasan yang sesuai untuk setiap proses perlakuan panas baik

proses anil, normalizing maupun proses pengerasan. Baja adalah paduan besi dengan karbon

maksimal sampai sekitar 1,7%.paduan besi diatas 1,7% disebut cast iron. Perlakuan panas bertujuan

untuk memperoleh struktur mikro dan sifat yang di inginkan. Struktur mikro dan sifat yang

diinginkan dapat diperoleh melalui proses pemanasan dan proses pendinginan pada temperatur

tertentu. Diagram fase Fe-Fe3C merupakan diagram untuk kombinasi karbon dengan besi pada

keadaan solid solution. Diagram fase ini termasuk diagram fase binary karena menunjukkan

hubungan antara dua variable yaitu hubungan antara temperatur dan kandungan karbon (%C) selama

pemanasan lambat.

Shile Metal Arc Welding (SMAW)

Shield Metal Arc Welding (SMAW) merupakan suatu teknik pengelasan dengan

menggunakan arus listrik yang membentuk busur arus dan elektroda berselaput. Di dalam pengelasan

SMAW ini terjadi gas pelindung ketika elektroda terselaput itu mencair, sehingga dalam proses ini

tidak diperlukan tekanan/pressure gas inert untuk menghilangkan pengaruh oksigen atau udara yang

dapat menyebabkan korosi atau gelembung-gelembung didalam hasil pengelasan. Proses pengelasan

terjadi karena adanya hambatan arus listrik yang mengalir diantara elektroda dan bahan las yang

menimbulkan panas mencapai 3000°C, sehingga membuat elektroda dan bahan yang akan dilas

mencair.

Gambar 4. Proses SMAW

Kampuh Las

Kampuh las adalah bentuk persiapan pada suatu sambungan. Umumnya hanya ada pada

sambungan tumpul, namun ada juga pada beberapa bentuk sambungan sudut tertentu untuk

memenuhi persyaratan kekuatan suatu sambungan sudut.

5


Gambar 5. Kampuh Las

Bentuk-bentuk Sambungan Las

Secara umum sambungan las ada dua macam, yaitu sambungan sudut (fillet) dan sambungan

tumpul (butt).

Gambar 6. Sambungan Las

Besi cor

Besi cor merupakan paduan baja dengan carbon. Pada diagram Fe-Fe3C, besi cor

mengandung kadar carbon yang lebih besar dari persentase kelarutan austenit jenuh pada temperatur

eutectic. Dengan demikian kadar carbon pada besi cor adalah 2 hingga 6.67 persen. Karena kadar

carbon yang tingi menyebabkan besi cor tersebut sangat getas, maka besi cor komersial diproduksi

dengan rentang kadar carbon dari 2.5 hingga 4 persen.

6


Keuletan besi cor sangat rendah dan tidak bisa di roll, dan dibentuk dengan pengerjaan dingin pada

temperatur kamar. Mayoritas besi cor tidak lunak pada seluruh temperatur. Tetapi dalam keadaan

cair dapat dibentuk dengan bentuk yang rumit kemudian di mesin untuk memperoleh dimensi akhir.

Karena hanya proses pengecoran yang cocok untuk paduan ini, maka paduan ini dinamakan besi cor.

Besi cor merupakan paduan besi-karbon dengan kandungan C diatas 2% (pada umumnya sampai

dengan 4%). Paduan ini memiliki sifat mampu cor yang sangat baik namun memiliki elongasi yang

relatif rendah. Oleh karenanya proses pengerjaan bahan ini tidak dapat dilakukan melalui proses

pembentukan, melainkan melalui proses pemotongan (pemesinan) maupun pengecoran. Dari warna

patahan, dapat dibedakan 3 jenis besi cor yaitu besi cor putih yang terdiri dari struktur ledeburit

(coran keras), struktur campuran antara perlit dengan ledeburit yang disebut besi cor meliert dan

struktur perlit dan atau ferit serta ledeburit masih terdapat sejumlah unsur karbon dalam bentuk

koloni grafit yang disebut besi cor kelabu. Jenis dari ketiga besi cor tersebut sangat tergantung dari

kandungan dan komposisi antara C dan Si serta laju pendinginannya, dimana laju pendinginan yang

tinggi akan menghasilkan struktur besi cor putih sedangkan laju pendinginan yang lambat akan

menghasilkan pembekuan kelabu.

Paduan biner besi-karbon pada pendinginan normal akan membeku secara metastabil

sehingga pada pada komposisi hipoeutektik akan menghasilkan struktur ledeburit (perlit + sementit

sekunder), sedangkan pada komposisi hipereutektik terdiri dari sementit primer dan ledeburit.

Barulah pada laju pendinginan yang amat sangat lambat, atau dengan kandungan Si yang cukup

tinggi, pembekuan akan berlangsung secara stabil, dimana sementit (Fe3C/besikarbida) pada

temperatur tinggi akan terurai menjadi Fe3C –> 3Fe + C. Dalam hal ini C merupakan unsur

elementer yang berkoloni membentuk grafit (penggrafitan tak langsung), serta tidak menutup

kemungkinan bahwa grafit telah pula terbentuk langsung dari cairan (penggrafitan langsung).

Dengan demikian paduan tidak lagi menganut sistem besi-besikarbida, melainkan besi-grafit. Akibat

dari terjadinya undercooling, terdapat sebagian kecil dari karbon yang tertransformasi menjadi

besikarbid setelah sebagian besar dari cairan tertransformasi menjadi besi dan grafit. Pembentukan

grafit sangat tergantung dari jumlah inti-inti grafit. Sementara itu grafit memiliki kecenderungan kuat

untuk saling mengelompok serta menjadi bentuk lembaran-lembaran grafit. Peristiwa ini terjadi pada

saat sisa cairan mencapai konsentrasi eutektiknya yang diikuti dengan segregasi grafit, dimana pada

stiap laju pendingainan yang lebih rendah, maka pertumbuhan lembaran grafit tersebut akan semakin

kasar, bahkan hingga menjadi grafit batas butiran.

Tabel 1. Perbandingan struktur pada sistem metastabil dengan stabil

Secara umum proses pembekuan dari besi cor dengan kandungan C antara 2% sampai 4%

adalah sebagai berikut: Dari cairan (kemungkinan pada saat ini telah terdapat inti-inti grafit) akan

terbentuk kristal g-primer yang dengan demikian konsntrasi C didalam sisa cairan akan meningkat

menuju kekomposisi eutektik. Sisa cairan kemudian akan tertransformasi secara eutektik menjadi

ledeburit dan sejumlah grafit. Pada pendinginan selanjutnya sementit pada ledeburit akan

tertransformasi menjadi austenit dan grafit dan untuk selanjutnya grafi-grafit akan tersegregasi keluar

7


dari austenit (serpanjang garis E’S’ diagram biner besi-karbon). Grafit-grafit sekunder ini terbentuk

menempel pada grafit primer yang oleh karenanya tumbuh semakin besar.

Hal yang sangat penting sehubungan dengan struktur dasar (matriks) besi cor adalah

pengaruh unsur Si terhadap besikarbida (Fe3C), dimana Si akan mengakibatkan besikarbida terurai

menjadi besisilikat dan karbon (grafit) sebagaimana reaksi Fe3C + Si –> Fe3Si + C. Kandungan Si

yang tinggi memiliki pengaruh yang mirip dengan kandungan C yang dinaikkan serta mengakibatkan

perlambatan laju pendinginan sehingga mengarah ke sistim stabil besi-grafit.

Gambar 7. Diagram Maurer

Maurer mengembangkan suatu diagram besi cor dengan kandungan C dan Si berbeda-beda

pada suatu laju pendinginan tertentu (yaitu pada spesimen cor diameter 30 mm) yang

memperlihatkan perbedaan matriks pada setiap kandungan C dan Si.

Besi cor putih.

Perubahan mulai terjadi pada saat solidifikasi (pembekuan) dan urutan pendinginan pada

diagram Fe-Fe3C. Seluruh besi cor putih merupakan paduan hypoeutectic. Besi cor putih memiliki

kekerasan yang tinggi dibandingkan besi cor lainnya. Kekerasannya disebabkan oleh atom karbon

yang tidak sempat keluar membentuk grafit, sehingga masih berupa sementit, permukaan patahannya

akan berwarna putih.

Gambar 8. Struktur mikro besi cor putih

8


Besi cor maleabel.

Merupakan fasa metastabil. Maka terdapat kecenderungan sementit untuk terurai menjadi

besi dan carbon, tetapi pada kondisi normal, cenderung bertahan tanpa batas dalam bentuk aslinya.

Maka pada kondisi ini, sementit dapat dianggap sebagai fasa stabil, kecenderungan membentuk

carbon bebas tersebut sebagai dasar untuk manufakktur besi cor maleabel. Besi cor malleable adalah

besi cor putih yang telah mengalami perlakuan panas dengan suhu berkisar antara 800-900 0 C,

menyebabkan penguraian sementit menjadi grafit.

Gambar 8. Struktur mikro besi cor maleabel

Besi cor kelabu.

Memiliki kandungan silicon relative tinggi yaitu antara satu sampai tiga persen, dengan

silicon sebesar ini, besi cor akan membentuk grafit dengan mudah sehingga fasa karbida Fe3C tidak

terbentuk. Grafit serpih ini terbentuk saat proses pembekuan, besi cor kelabu memiliki kandungan

karbon antara 2,5% - 4,0% kandungan mangan antara 0,2% - 1,0. Sedangkan kandungan fosfor

antara 0,002% - 1,0% dan sulfur antara 0,02% – 0,025%.

Gambar 9. Struktur mikro besi cor kelabu

Jika kadar silicon sulfur, mangan dan pospor dikontrol dengan jumlah yang tepat, maka

variabel yang mempengaruhi kekuatan besi cor kelabu adalah hanya grafit yang berbentuk serpih.

Karena grafit tersebut lunak dan rapuh, maka ukuran, bentuk dan distribusinya akan menentukan

sifat mekanik besi cor. Reduksi ukuran grafit dan kenaikan distribusinya akan menaikan kualitas

besi cor kelabu. Ukuran grafit yang besar merupakan masalah yang besar karena dapat memutuskan

kontinuitas matriks perlit, sehingga akan mengurangi kekuatan dan keuletan besi cor kelabu. Ukuran

grafit yang kecil akan mengurangi kerusakan, sehingga secara umum ukuran grafit yang kecil lebih

diharapkan.

9


Struktur Mikro besi Cor

Struktur dari besi cor akan mempengaruhi pada sifat – sifat mekanik dan juga sifat fisik dari

besi tersebut. Beberapa struktur yang ada dalam besi cor adalah grafit, simentit, austenite, ferit dan

perlit, bainit, martensite.

Gambar 10. Distribusi Grafit Gambar 11. Simentit

Gambar 12. Perlit dan Ferit

Gambar 13. Struktur Bainit Gambar 14. Struktur Martensi

10


2. METODE PENELITIAN

Penelitian ini menggunakan metode eksperimen dengan menggunakan 6 spesimen, 4

spesimen diberikan panas 500 oC

sebelum dilas dan 2 spesimen lainnya akan di las tanpa di berikan

perlakuan panas. Terhadap 4 spesimen yang diberikan panas, 2 spesimen dilas dengan metode selang

seling, dengan pengelasan cold weld dan normal. Cold weld pengelasan secara bergantian dengan

panjang pengelasan tiap 1 cm dan 2 spesimen lainya akan dilas tanpa henti sampai satu kawat

elektroda habis. 2 spesimen akan didinginkan dengan menggunakan pasir yang dipanaskan, dan 2

spesimen lainnya akan didinginkan dengan menggunakan asbes, dan 2 spesimen didinginkan

menggunakan udara bebas, tujuan penelitian ini untuk mengetahui perubahan struktur mikro antara 6

spesimen tersebut yang dianalisa perubahan struktur mikronya.

Alat dan bahan yang digunakan :

Gambar 15. Mikroskop Optik Gambar 16. Termometer Inframerah

Gambar 17. Mesin Las Gambar 18. Elpiji kaleng Gambar 19. Stopwatch

Gambar 20. Asbes Gambar 21. Elektroda

11


Spesimen Benda Uji

Tabel 2. Diameter Elektroda dan Arus

Variabel Penelitian

Ada tiga variabel dalam penelitian ini yaitu :

a. Variabel terikat (dependent variable): Variabel yang besarnya tidak dapat ditentukan oleh peneliti

yaitu : struktur mikro pada besi cor

b. Variabel terkontrol : Variabel yang ditentukan oleh peneliti, dan nilai selalu konstan yaitu :

diameter elektroda yang digunakan, besar arus dan pendingin.

c. Variabel bebas : Variabel yang memiliki perlakuan bebas, proses pengelasannya/teknik ditentukan

oleh orang yang mengelas spesimen

3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

3.1. Pemeriksaan Struktur Mikro Pada Daerah Las

Pemeriksaan pengelasan menggunakan beberapa metode yaitu metode pengelasan cold weld

dan normal dengan pendinginan yang berbeda, pendinginan mengunakan udara bebas, asbes dan

pasir.

a. Pengelasan normal dan coul weld dengan pendinginan udara bebas

Gambar 22. Normal, Daerah Logam Las dengan pembesaran 500x

12


Gambar 23. WM, Cold Weld Daerah Logam LAS dengan pembesaran 500x

Pada gambar 22 dengan metode pengelasan normal struktur yang terjadi pada daerah lasan

diakibatkan temperature yang berlebih dan pendinginan yang cepat, semua grafit menjadi halus

membentuk ferrit dan perlit. Jika dibandingkan dengan gambar 23 struktur yang terjadi

disebabkan karena pendinginan lanjut, pada waktu pendinginan grafit menjadi halus, atau biasa

disebut eutetik atau grafit panas lanjut, sehingga kekerasan pada besi cor menjadi lebih tinggi

tetapi kurang ulet.

b. Pengelasan normal dan coul weld dengan pendinginan udara bebas

Gambar 24. WM, Normal, Daerah logam Las dengan Pembesaran 500x

Pada gambar 24 dengan media pendingin udara bebas struktur yang terjadi tidak

beda jauh dengan metode sebelumnya yaitu asbes yang perubahannya terjadi pengaruh panas

tinggi dan pendinginan yang cepat. Jika gambar 25 dengan metode pengelasan cold weld

dengan gambar 23 dengan metode pengelasan yang sama, perubahan terjadi berbeda

dikarenakan media pendinginan memiliki laju pendinginan yang berbeda.

13


Gambar 25. WM. Cold Weld, Daerah Logam Las dengan Pembesaran 500x

c. Pengelasan Normal dan Cold Weld Dengan Pendinginan Pasir

Gambar 26. WM, Normal, Daerah Logam Las dengan Pembesaran 500x

Gambar 27. WM, Cold Weld, Daerah Logam Las dengan Pembesaran 500x

14


Pada gambar 27 dengan media pendingin pasir yang dipanaskan grafit yang terbentuk terjadi

karena potongan-potongan grafit eutektik yang halus, yang mengkristal kristal mula dari austenit

karena pendinginan lanjut (undercooling) pada pembekuan eutektik. Keadaan ini umumnya

diperbaiki dengan pemberian perlakuan panas. Distribusi grafit semacam ini kadang-kadang muncul

pada besi cor yang teroksidasi. Pada gambar 26 perubahan yang terjadi hampir sama gambar dengan

pendinginan dengan udara bebas dikarenakan pengelasan yang terus menerus mengakibatkan panas

melebihi dari 500°C karena panas yang berlebih perubahan struktur tidak dapat terhindarkan.

3.2. Pemeriksaan Struktur Mikro Daerah HAZ

Heat Affected Zone (HAZ) merupakan daerah yang dipengaruhi panas dan juga logam dasar

yang bersebelahan dengan logam las yang selama proses pengelasan mengalami siklus termal

pemanasan dan pendinginan cepat, sehingga terjadi perubahan struktur akibat pemanasan tersebut

disebabkan daerah yang mengalami pemanasan yang cukup tinggi.

a. Pengelasan Normal dan Cold Weld dengan Pendinginan Asbes

Gambar pada daerah HAZ dengen pengelasan normal dan cold weld bisa dilihat betuk

grafitnya pada gambar 28 grafit primer mengristal secara kasar, memberikan sifat sifat mekanis yang

rendah. Pada gambar 29 adalah struktur yang bagus karena struktur menunjukkan grafit yang

berukuran medium.

Gambar 28. Normal, Daerah Haz dengan Pembesaran 500x

Gambar 29. Cold Weld, Daerah HAZ dengan Pembesaran 500x

b. Pengelasan Normal Dan Cold Weld Dengan Pendinginan Udara Bebas

Untuk media pendinginan udara bebas hasilnya struktur yang mengristal kasar dipengaruhi

media pendingin yang kurang baik, jika dilihat pada gambar 30 dan gambar 31 yang

membedakan banyaknya jumlah grafit yang mengristal.

15


Gambar 30. Normal, Daerah HAZ Dengan Pembesaran 500x

Gambar 31. Cold Weld, Daerah HAZ Dengan Pembesaran 500x

c. Pengelasan Normal dan Cold Weld dengan Pendinginan Pasir

Untuk media pendinginan pasir yang dipanaskan dilihat pada gambar 33 menunjukkan

struktur yang paling sesuai grafit yang terdiri dari feerit dan perlit, pada ummnya besi cor

kelabu. Struktur yang paling banyak digunakan karena struktur yang menunjukkan serpih grafit

yang mempunyai panjang medium terdistribusikan. Sedangkan pada gambar 32 grafit terbentuk

secara kasar dan pertumbuhan ferrit semakin banyak mengakibatkan ketahanan besi cor

berkurang.

Gambar 32. Normal, Daerah HAZ dengan Pembesaran 500x

16


Gambar 33. Cold Weld, Daerah HAZ dengan Pembesaran 500x

3.3. Pengujian Struktur Mikro Logam Induk

Daerah logam induk yang hanya terpengaruh dari pemanasan dan panas setelah

melakukan pengelasan.

a. Pengelasan Normal Dan Cold Weld dengen Pendinginan Asbes

Gambar struktur pada daerah logam induk, pada gambar 34 dan gambar 35 membedakan

jumlah dari grafit yang terbenduk akibat perlakuan panas yang terjadi.

Gambar 34. Normal, Daerah logam Induk dengan Pembesaran 500x

Gambar 35. Cold Weld, Daerah Logam Induk dengan Pembesaran 500x

17


b. Pengelasan Normal dan Cold Weld Dengan Pendinginan udara

Untuk media pendingin udara bebas kristal grafik yang terbentuk akan memberikan sifat

mekanik yang rendah, serta olah laju pendinginan pada waktu pembekuan. Pada gambar 36 grafit

yang kasar dan sedikit pertumbuhan perlit dan ferrit mengakibatkan besi cor kurang ulet dari besi

cor kelabu pada umumnya.

Gambar 36. Normal ,Daerah Logam Induk Dengan pembesaran 500x

Gambar 37. Cold Weld, Daerah Logam Induk dengan Pembesaran 500x

c. Pengelasan Normal dan Cold Weld dengan Pendinginan Pasir

Media pendinginan pasir bisa dilahat pada gambar 38 logam induk yang dilas dengan

pengelasan normal membentuk grafit yang mengkristal kasar membuat sifat mekanis yang

rendah. Pada gambar 39 grafit yang terbentuk berukuran medium yang tidak berbedah jauh pada

umumnya besi cor kelabu.

Gambar 38. Normal, Daerah Logam Induk Dengan Pembesaran 500x

18


Gambar 39. Cold Weld, Daerah Logam Induk Dengan Pembesaran 500x

Hasil Pengamatan Struktur Mikro

Hasil pengujian dengan pendinginan asbes dengan metode pengelasan normal dan cold

weld dapat dilihat perbedaan struktur ferit dan perlit untuk pengelelasan normal dapat dilihat

lebih bnyak mengandung ferit dibandingan dengan perlit. sedangkan untuk pengelasan cold weld

mengandung lebih bnyak grafit dibandingakan ferit. Jadi pengelasan dengan metode cold weld

akan lebih banyak mengandung grafit dibandingkan dengan pengelasan normal dikarenakan

pengaruh panas yang berlebih saat terjadinya pengelasan, yang membuat dareah logam las lebih

keras dibandikan dengan pengelasan normal.

Dari tiga media pendinginan yang mampu menjaga struktur mikro pada besi cor kelabu,

yang didominasi oleh grafit dan ferit perlit sangat disarankan menggunakan pasir yang

dipanaskan, karena pasir dapat mengontrol laju pendinginan secara perlahan dibandingkan

dengan asbes maupun udara bebas.

Jika pengelasan dilakukan dengan metode normal, panas yang dihasilkan dari elektroda

akan mencapai 800°C , jika dikaitkan dengan diagram CCT perubahan struktur yang terdiri dari

grafit Akan berubah menjadi austenite, dan pendinginan yang dapat merubah austenit menjadi

ferrit perlit.

Proses cold weld dilakukan agar menjaga temperature disuhu 500°C jika dilihat pada

diagram fasa pada besi cor kelabu terdiri dari Fe3C, grafit pearlit ferrit, jika pendinginan

menggunakan udara bebas dan asbes akan berubah menjadi keseluruhan ferrit dan jika

pendinginan mengunakan pasir struktur yang terjadi grafit yang berukuran medium dan ferrit

perlit.

4. KESIMPULAN

1. Berdasarkan analiasa perubahan struktur mikro besi cor kelabu akibat dua metode pengelasan,

hasil yang didapat berupa gambar struktur yang terdiri dari grafit, perlit, ferrit, yang terjadi

akibat proses pengelasan pemanasan dan pengelasan. Dapat disimpulkan kalau proses

pengelasan dengan menggunakan pemanasan awal 500° dapat mempengaruhi perubahan

struktur mikro. Dan pengaruh perubahan yang paling besar dikarenakan pengelasan normal,

karena pengelasan yang terus mengakibatkan panas yang berlebih. Jika dibandingkan dengan

metode cold weld, pengaruh panas yang terjadi tidak berlebih dikarenakan pengelasan yang

dilakukan dengan panjang 1cm dan dihentikan, diteruskan dengan pengelasan diarah berlawan

dengan panjang 1cm. pengelasan yang dilakukan secara bergantian itu untuk menjaga panas

agar tidak melibihi ketetapan yang sudah ditentukan.

19


2. Dari media pendinginan menggunakan tiga macam media pendinginan yaitu asbes, pasir yang

dipanaskan, dan udara bebas dapat disimpulkan yang memiliki pengaruh perubahan paling besar

terjadi dengan media pendinginan udara bebas karena pendinginan yang cepat merubah struktur

mikro jadi kurang baik untuk digunakan. Sedangkan untuk media pendinginan asbes perubahan

yang terjadi pembentukan grafit yang sedikit lebih kasar dibandingkan dengan media

pendinginan pasir yang dipanaskan. Perubahan yang terjadi grafit yang halus dan berukuran

medium yang memiliki elastisitas yang lebih baik dibandingkan grafit yang kasar. Dari hasil

laju pendinginan yang baik adalah pasir yang dipanaskan karena memiliki laju pendinginan

yang sangat baik karena pembentukan Grafitnya untuk besi cor kelabu.

5. DAFTAR PUSTAKA Ismet Eka Putra, 2013. Pengaruh Perlakuan Panas dan Perlakuan Pendinginan Pada Proses

Pengelasan Besi Cor dengan Las Busur Listrik SMAW Terhadap Struktur Mikro. Jurnal

Momentum, Vol.14 No.1 Februari 2013 ISSN: 1693-752X

Muhammad Al Amin, 2015. Pengaruh Pemanasan Awal Terhadap Kekerasan, Ketangguhan Dan

Struktur Mikro Pada Pengelasan Besi Cor. Jurnal Pendidikan Teknik Mesin, Vol 1 No 1.

2015.

Surdia, Tata & Shinroku Saito, 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Suroto, A. & Sudibyo, B. 2000. Ilmu Logam dan Metalurgi, ATMI, Surakarta.

Wahyudi Darmandi, 2015. Pengaruh Media Pendingin Terhadap Struktur Mikro Dan Kekerasan

Pada Besi Cor. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Muhammadiyah Surakarta.

William & David, 2011. Materials Science and Enginering. John Wiley & Son. Asia

Wiryosumarto Harsono, Okumura Toshie, 1981. Teknologi Pengelasan Logam. PT. Pradiya

Paramita. Jakarta.

Documents

ANALISA STRUKTUR MIKRO PADA PROSES PENGELASAN BESI …